Fördertechnik

Überall dort, wo Personen oder Güter über relativ kurze Entfernungen bewegt werden müssen, werden die Mittel der Fördertechnik eingesetzt. Sie beschränkt sich damit im Wesentlichen auf den innerbetrieblichen Transport sowie den Warenumschlag an den Schnittstellen des Unternehmens: dem Wareneingang und Warenausgang. Die Fördertechnik entspricht der Gesamtheit der Transport-, Umschlag- und Lagerprozesse. Dazu gehören sowohl die technologische und ökonomische Gestaltung der TUL-Prozesse, als auch die zu ihrer Realisierung notwendigen Maschinen und Ausrüstungen. Massenproduktion, Automation, steigende Löhne und die Forderung nach Beseitigung schwerer körperlicher Arbeit waren die Triebkräfte für die stürmische Entwicklung der Fördertechnik in den letzten Jahrzehnten. Die Erkenntnis, große Einsparungen durch systematische Materialflussplanung und durch Automation der Förderprozesse zu erzielen, führte zu immer neuen Entwicklungen. Systematische Materialflussplanung, Simulationstechnik zur Optimierung von Transportaufgaben, computergesteuerte Materialflusssysteme, Einsatz der Logistik und eine enge Verknüpfung der Förder- mit der Lagertechnik brachten erhebliche Rationalisierungseffekte. Der externe Güterfluss ist die Beförderung von Gütern mittels Verkehrsmitteln wie Bahn, Schiff oder Lkw über weite Entfernungen.

Ein Triebwerk in der Fördertechnik ist immer eine Kette einzelner Triebwerkselemente (Mechanismen). So sind auch die Seiltriebe, die im Kranbau in Hub- und Ausleger-Einziehwerken eingesetzt werden, als Mechanismenketten zu verstehen. Jeder Einzelmechanismus liefert in der Energiebilanz einer solchen Mechanismenkette seinen Wirkungsgrad als den Quotienten aus effektiver und indizierter Arbeit. Aber auch Kettentriebe finden sich in Förderanlagen. Eine Kette setzt sich aus gelenkig aneinander gereihten Gliedern zusammen und überträgt in der Regel nur Zugkräfte.

Fahrwerkselemente, hier zum Beispiel Laufräder, Schienen und Bremsen, übertragen Stützkräfte über die Schiene in das Fundament und sind für Antrieb und das Verzögern des Fördermittels sowie das Halten von Lasten verantwortlich. Bremsen erfüllen also Sicherheitsfunktionen. Jede Förderanlage hat mindestens ein Bauteil, welches der Lastaufnahme dient, das Lastaufnahmemittel (LAM). Dies sind z.B. Lasthaken in Hebezeugen, Becher in Becherförderern und Greifer in Schüttgutkranen. Nach DIN 15002 werden LAM in solche für Stückgüter, für Schüttgüter und in Anschlagmittel unterteilt. Als Bauteile für Stetigförderer finden sich Tragrollen und andere Tragmittel, die die Bänder, die als Trag- und Zugmittel zum Einsatz kommen, aufnehmen. Antriebs- und Umlenktrommeln dienen dem Antrieb und der Umlenkung des Bandes.

Im Anschluss werden nur einige besonders wichtige Serienausführungen von Kleinhebezeugen für das Heben oder Ziehen von Lasten kurz besprochen. Flaschenzüge werden sowohl als ortsfeste wie auch als fahrbare Geräte gebaut. Sie werden von Hand betätigt als auch mit Motorantrieb ausgerüstet.

Winden gehören ebenfalls zur Gruppe der Serienhebezeuge und dienen zum Heben und Ziehen von Lasten. Als Untergruppen können Zahnstangenwinden, Schraubenwinden und Seilwinden genannt werden. Hydraulische Hebezeuge sind für sehr hohe Hublasten geeignet. Sie benötigen keine Bremsen, da Drucköl inkompressibel ist. Hier unterscheiden wir Hydraulische Hebeböcke und hydraulische Hebebühnen.

Die Krane sind neben den Flurfördermitteln die wichtigste Gruppe der Unstetigförderer für die unstetige räumliche Förderung innerhalb eines begrenzten Arbeitsbereiches. Wegen der mannigfaltigen Ausführungen können in diesem Zusammenhang nur die wichtigsten Bauarten kurz besprochen werden. Der Brückenkran ist die am weitesten verbreitete Kranform für den Umschlag von Stückgütern in Werkstätten, Montagehallen und Lagern. Die Brücke, der meist im Freien arbeitenden Portalkrane, stützt sich über zwei Portalstützen auf den ebenerdig liegenden Kranschienen ab. Beim Kabelkran wird die Kranbrücke durch ein Tragseil ersetzt, auf dem eine Seilzuglaufkatze fährt. Das Tragseil wird zwischen zwei Stützen (Türmen) abgespannt, wobei in einem Turm die Winden für das Hub- und Fahrseil untergebracht sind. Der Drehkran nimmt im Gegensatz zum Brücken- und Portalkran die Last außerhalb seiner Unterstützungsfläche über einen auskragenden Ausleger auf. Fahrzeugkrane sind Straßen- oder Schienenfahrzeuge mit Hubeinrichtungen, die meistens drehbare Ausleger besitzen.

Gleislose Flurfördermittel wie Wagen, Stapler usw. bedeuten Mechanisierung und Rationalisierung der Förderaufgaben im innerbetrieblichen Transport und Warenumschlag. Zahlreiche Geräte sind mit Hubeinrichtungen versehen, da die häufig verwendeten Transporteinheiten nur mit solchen Geräten umgesetzt werden können. Sehr wichtig sind ein geeigneter Fahrbahnbelag und eine robuste Bauweise der Geräte. Gleislose Flurfördermittel sind frei im Förderweg, benötigen jedoch z. T. erhebliche Flurflächen für den Transportvorgang und arbeiten meist unstetig. Die große Zahl und die Vielfalt der Ausführungen lässt nur ein kurzes Eingehen auf die allgemein wichtigsten Bauarten zu.

Zu nennen sind Zweiachsschlepper, Plattformwagen, Gabelstapler, Schubmaststapler und Quergabelstapler. Der Antrieb geschieht Batterie-elektrisch, durch Dieselmotor, durch Flüssiggasantrieb oder von Hand. Als Fahrgeräte können Wagen, Motorwagen, Elektrowagen und Schlepper notiert werden. Zu den Stapelgeräten gehören der Gabelstapler, der Stapler mit Radunterstützung, der Schmalgangstapler und der Quergabelstapler sowie der Portalstapler.

Stetigförderer arbeiten während eines längeren Zeitraumes kontinuierlich und werden für Schütt- und Stückguttransport (auch für Personentransport) eingesetzt. Auch die getaktet bewegten Fördermittel (z.B. Montagebänder) werden allgemein der Gruppe der Stetigförderer zugeordnet. Je nach Art des Förderers ist eine waagerechte, geneigte oder senkrechte Förderung über gerade oder gekrümmte Strecken möglich. Die Stetigförderer sind von großer Bedeutung vor allem deshalb, weil sie neben der Bewältigung üblicher Förderaufgaben häufig auch als Verkettungsmittel zwischen die technologischen Prozesse der Serien- und Massenproduktion in den verschiedensten Industriezweigen eingeschaltet werden oder sogar technologische Prozesse selbst übernehmen können, z. B. als Kühlbänder. Mechanische Stetigförderer mit Zugmittel (Bandförderer) haben ein endloses, auf Tragrollen, Gleitbahnen oder einem Luftfilm abgestütztes, umlaufendes Band als Trag- und Zugmittel. Mechanische Stetigförderer mit Zugmittel (Gliederförderer) besitzen gleichartige Tragelemente (Platten, Tröge, …), die an einem endlosen Zugmittel in gleichen Abständen befestigt sind. Mechanische Stetigförderer ohne Zugmittel sind mechanisch angetriebene Transportmittel (z.B. Rollen-, Schnecken- und Schwingförderer). Bei Schwerkraftförderern wirkt als antreibende Kraft auf das Fördergut ausschließlich die Schwerkraft. Es gleitet oder rollt entweder auf einer geneigten Förderstrecke abwärts (Rutschen und Rollenbahnen) oder es fällt senkrecht im freien Fall (Fallrohre). Strömungsförderer transportieren Schüttgüter mit Hilfe von strömenden Gasen oder Flüssigkeiten in geschlossenen Rohrleitungen. Bei Flüssigkeiten kommen auch offene Rinnen zur Anwendung.

Aus dem umfangreichen Fachgebiet Lagertechnik können hier nur einige wesentliche Gesichtspunkte angeführt werden. Lagergestaltung – Die Lagerung von Waren der verschiedensten Arten tritt in allen Bereichen der Produktions- und Handelsbetriebe auf. Lager dienen dem Ausgleich von Bedarfsschwankungen. Mögliche Einteilungen sind: Vorratslager, Pufferlager und Rohstoff-, Ersatzteil- und Hilfsstofflager. Ladehilfsmittel – Die beiden wichtigsten Ladehilfsmittel sind Paletten und Behälter in verschiedensten Ausführungsformen. Freilager sind nur für die Lagerung witterungsunempfindlicher Stück- und Schüttgüter geeignet; z.B. Container, Gussteile, Kohlen, Erz usw. Bunker dienen zur Lagerung von Schüttgütern, Flüssigkeiten und Gasen. In Gebäudelagern werden vornehmlich witterungsempfindliche Stückgüter gelagert, die in der Regel mit Hilfe von Paletten zu Einheitsladungen zusammengefasst werden. Grundtypen sind: Bodenlagerung und Regallagerung. Planerische Lagertechnik, Lagertypen, Lagerbediengeräte, Kommissionierung, Lagerorganisation usw. gehören in die Fachgebiete Materialfluss und Logistik, zu finden z. B. im Buch [02], siehe Literatur zu Kap. 8 in Abschn. 9.7.

Die Kap. 3 bis 7 stellen die Elemente der Materialflusstechnik unabhängig ihrer Stellung und Funktion in einem komplexeren System Anlage dar. Diese Elemente kommen aber nur relativ selten als Einzelemente zum Einsatz; sie werden in der Regel bei der Anlagenplanung als Verkettungselemente in den unterschiedlichsten Gebieten der Stoffverarbeitung eingesetzt, wie in Anlagen der Grundstoff-, der Textil-, der chemischen und der Lebensmittelindustrie, aber auch in relativ industriezweig-unabhängigen Verpackungsanlagen. Kap. 7 betrifft Ausrüstungen innerhalb eines Lagers, aber auch schon die komplexere Lagergestaltung sowie die Organisation der Materialeingänge und Materialausgänge. Die Funktion des Lagers ist das zeitweilige Aufbewahren, allgemein: das Speichern von Gütern, demzufolge wird im Folgenden vom Speicher (anstelle Lager) gesprochen. Speicher stellen Bindeglieder zwischen Aufkommen und Bedarf dar. Speicher innerhalb einer stoffverarbeitenden Anlage haben den Materialfluss zwischen den vor- und den nachgelagerten Teilanlagen (Maschinen, Förderer) zu gewährleisten. Produktivität und Zuverlässigkeit stellen den technologisch-technischen und produktionsorganisatorischen Sachverhalt hinsichtlich der produzierbaren Produktmenge dar. Infolge der stochastischen Ausfall- und Erneuerungsprozesse der Anlagenelemente kommen zur Bestimmung der herausragenden Kenngröße Systemverfügbarkeit analytische Berechnungs- und Simulationsverfahren in Betracht.

Eine Auswahl wichtiger DIN-Normen und VDI-Richtlinien über Materialfluss und Fördertechnik, gegliedert nach den im Inhaltsverzeichnis angegebenen Kapiteln, soll der weiteren Vertiefung dienen und dem Nutzer durch Detaillierung wichtige Informationen liefern.